ALKOHOL, FENOL, ETERHadi PoerwonoFakultas FarmasiUniversitas Airlangga

Pustaka:T.W. Graham Solomons, ORGANIC CHEMISTRY, 5th Ed., 1992

Struktur AlkoholAlkohol adalah senyawa yang molekulnya memiliki suatu gugus hidroksil, yang terikat pada suatu atom karbon jenuh.Atom karbon jenuh dimaksud dapat berupa atom karbon dari suatu gugus alkil yang sederhana.MetanolEtanol2-Propanol(isopropil alkohol)2-Metil-2-propanol(tert-butil alkohol)CH3OHCH3CH2OHCH3CHCH3OHCH3CCH3OHCH3

Atom karbon dapat berupa suatu atom karbon dari gugus alkenil atau gugus alkunil.Atau dapat pula berupa suatu atom karbon jenuh dari suatu cincin benzena.CH2OHCH2CHCH2OHCCCH2OHHBenzil alkoholSuatu alkohol benzilik2-Propenol (alil alkohol)Suatu alkohol alilik2-Propunol(propargil alkohol)

Senyawa yang memiliki suatu gugus hiroksil, yang terikat langsung pada cincin benzena disebut fenol.OHOHH3CArOHFenolp-MetilfenolRumus umum suatu fenol

Alkohol dapat dilihat secara struktural:. sebagai turunan hidroksi dari alkana.. sebagai turunan alkil dari air.Etil alkohol = etana dimana satu hidrogen diganti dengan gugus hidroksil.Etil alkohol = air dimana satu hidrogen diganti dengan gugus etil.CH3CH3CH3CH2OHGugus etilGugus hidroksil1090HOH1050AirEtil alkoholEtana

Alkohol dibagi dalam tiga golongan: . Alkohol primer (1). Alkohol sekunder (2). Alkohol tersier (3)Penggolongan didasarkan pada derajat substitusi dari atom karbon yang langsung mengikat gugus hidroksil.CCOHHHHHHEtil alkohol(suatu alkohol 10)CH2OHBenzil alkohol(suatu alkohol 10)

Jika karbon tersebut mengikat satu atom karbon lain, maka disebut karbon primer dan alkoholnya disebut alkohol primer.Jika karbon yg mengikat gugus -OH juga mengikat dua atom karbon lain, maka disebut karbon sekunder dan alkoholnya disebut alkohol sekunder.Jika karbon yg mengikat gugus -OH juga mengikat tiga atom karbon lain, maka disebut karbon tersier dan alkoholnya disebut alkohol tersier.

CH2OHGeraniol(alkohol 10 dgnaroma mawar)CCCHHHHOHIsopropil alkohol(suatu alkohol 20)HHHCH3CH3H3CCHOHMentol(alkohol 20 dalamminyak peppermint)

CCCHHHHOCtert-Butil alkohol(suatu alkohol 30)HHHHHHCCHOHHHHHOH3CNoretindron(kontrasepsi oral dgn gugus alkohol 30)

Struktur EterEter berbeda dari alkohol, dimana atom oksigen dari suatu eter terikat pada dua atom karbon. Gugus hidrokarbon dapat berupa alkil, alkenil, vinil, atau aril.Eter memiliki rumus umum R-O-R atau R-O-R dimana R adalah gugus alkil yang berbeda dari gugus R.Eter = air dimana kedua atom hidrogen diganti dengan gugus alkil.

COCGugus fungsionalsuatu eterRORO1100Dimetil eterRumus umum suatu eterCH3CH3atauRORCH2H2COEtilen oksidaOTetrahidrofuran(THF)ETER SIKLIK

Tatanama AlkoholDalam Tatanama Substitutif IUPAC, suatu nama harus mengandung empat karakter : lokant, awalan, senyawa induk, dan suatu akhiran. CH3CH2CHCH2CH2CH2OHCH34-Metil-1-heksanollokantawalanlokantindukakhiran

Lokant 4 menunjukkan bahwa substituen gugus metil, yang merupakan awalan, terikat pada senyawa induk di posisi C-4.Senyawa induk mengandung enam atom karbon dan tidak ada ikatan rangkap, jadi induknya adalah heksana.Dan karena merupakan suatu alkohol, maka memiliki akhiran -ol.Lokant 1 menunjukkan bahwa C-1 mengikat gugus hidroksil.

Secara umum, penomoran pada rantai karbon selalu dimulai dari bagian akhir yang lebih dekat dengan gugus yang mendapat nama sebagai suatu akhiran.Prosedur berikut harus diikuti untuk memberi nama alkohol sesuai tatanama substitutif IUPAC:Pilih rantai karbon utuh yang terpanjang dimana gugus hidroksil terikat langsung. Ganti nama dari alkana sesuai rantai karbon tersebut dengan menghapus huruf a terakhir dan tambahkan akhiran ol.

Nomori rantai karbon utuh yang terpanjang sedemikian sehingga atom karbon yang mengikat gugus hidroksil memiliki nomor terkecil. Tandai posisi gugus hidroksil dengan menggunakan nomor tersebut sebagai lokant. Tandai posisi gugus-gugus lain (sebagai awalan) dengan menggunakan nomor yang sesuai dengan posisi masing-masing sepanjang rantai karbon sebagai lokant.

CH3CH2CH2OH1-PropanolCH3CHCH2CH3OH2-ButanolCH3CHCH2CH2CH2OHCH34-Metil-1-pentanolClCH2CH2CH2OH3-Kloro-1-propanolCH3CHCH2CCH3OHCH3CH34,4-Dimetil-2-pentanol1 2 3 4 55 4 3 2 11 2 3 4 3 2 13 2 1

Alkohol sederhana sering dinamai dengan nama radikofungsional umum yang juga telah disetujui oleh IUPAC.Beberapa contoh alkohol sederhana adalah sebagai berikut ini:CH3CH2CH2OHPropil alkoholCH3CH2CH2CH2OHButil alkoholCH3CH2CHCH3OHsec-Butil alkohol

Alkohol yang mengandung dua gugus hidroksil umumnya diberi nama glikol.Dalam sistem substitutif IUPAC alkohol tersebut dinamai sebagai diol.COHCH3CH3H3Ctert-Butil alkoholCH3CHCH2OHIsobutil alkoholCH3CH3CH3CH3CCH2OHNeopentil alkoholCH2CH2OHOHEtilen glikol1,2-EtanadiolCH2OHOHPropilen glikol1,2-PropanadiolCH3CHCH2CH2CH2OHOHTrimetilen glikol1,3-Propanadiol

Tatanama EterEter sederhana sering dinamai dengan nama radikofungsional umum.Tuliskan kedua gugus yang terikat pada atom oksigen (sesuai urutan abjad) dan tambahkan kata eter.CH3OCH2CH3CH3CH2OCH2CH3C6H5OCCH3CH3CH3tert-Butil fenil eterDietil eterEtil metil eter

Nama substitutif IUPAC harus dipakai untuk menamai eter yang rumit dan senyawa dengan lebih dari satu ikatan eter.Dalam sistem IUPAC, eter dinamai sebagai alkoksialkana, alkoksialkena, dan alkoksiarena.Gugus RO- merupakan suatu gugus alkoksi.Dua eter siklik yang sering dipakai sebagai solven memiliki nama umum tetrahidrofuran (THF) dan 1,4-dioksana.

CH3CHCH2CH2CH32-MetoksipentanaOCH3CH3CH3CH2O1-Etoksi-4-metilbenzenaCH3OCH2CH2OCH31,2-DimetoksietanaOTetrahidrofuran(oksasiklopentana)OODioksana(1,4-dioksasikloheksana)

Sifat Fisik Alkohol & EterEter memiliki titik didih yang sebanding dengan hidrokarbon dengan berat molekul yang sama.Titik didih dietil eter (MW = 74) adalah 34,6C, dan pentana (MW = 72) adalah 36C.Alhohol memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan eter atau hidrokarbon yang sebanding.

Titik didih butil alkohol (MW = 74) adalah 117,7C.Molekul-molekul alkohol dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan hidrogen, sementara eter dan hidrokarbon tidak dapat.Meskipun demikian, eter juga dapat membentuk ikatan hidrogen dengan senyawa-senyawa seperti air.

Eter memiliki kelarutan dalam air yang sebanding dengan alkohol dengan berat molekul yang sama.Sangat berbeda bila dibandingkan dengan hidrokarbon.Dietil eter & 1-butanol memiliki kelarutan yang sama dalam air, sekitar 8 g per 100 mL pada suhu kamar.Sebaliknya, pentana secara nyata tidak larut dalam air.

Metanol, etanol, propil alkohol, isopropil alkohol, dan tert-butil alkohol campur sempurna dengan air.Butil alkohol, isobutil alkohol, dan sec-butil alkohol memiliki kelarutan antara 8,3 dan 26,0 g per 100 mL.Kelarutan alkohol dalam air menurun secara bertahap sebanding rantai hidrokarbon yang semakin panjang.Alkohol rantai panjang bersifat lebih mirip alkana dan oleh karena itu kurang mirip dengan air.

Alkohol & Eter PentingMetanolMemiliki rumus struktur CH3OH dan adalah alkohol yang paling sederhana.Dahulu sebagian besar metanol dibuat dari distilasi destruktif kayu (pemanasan kayu pada suhu tinggi tanpa udara) = alkohol kayu (wood alcohol).Sekarang dibuat melalui hidrogenasi katalitik dari karbon monoksida.

Metanol sangat beracun. Konsumsi dalam jumlah yg sangat kecil sekalipun dapat menyebabkan kebutaan; dalam jumlah besar menyebabkan kematian.Keracunan metanol dapat pula terjadi melalui penghirupan uap atau paparan jangka panjang terhadap kulit.

EtanolMerupakan alkohol dari semua minuman beralkohol.Dapat dibuat dari fermentasi gula, dengan menambahkan ragi ke dalam campuran gula dan air.Ragi mengandung enzim yang memicu suatu reaksi berseri yang panjang, dan akhirnya mengubah suatu gula sederhana (C6H12O6) menjadi etanol dan karbon dioksida.

Etanol sangat murah, tapi jika digunakan untuk minuman dikenakan pajak yang sangat tinggi. Etanol yang digunakan untuk keperluan sains (penelitian) dan industri diracuni atau didenaturasi sehingga tidak layak untuk diminum. Beberapa denaturant dapat digunakan termasuk metanol.Etanol adalah senyawa yang penting dalam industri.

Sebagian besar etanol untuk keperluan industri dibuat melalui reaksi hidrasi etena dengan katalis asam.Etanol adalah suatu hipnotik (penidur). Ia menekan aktivitas otak atas meskipun memberi efek ilusi sebagai suatu stimulant.Etanol juga toksik, tapi kurang toksik dibanding metanol.Pada tikus (rat), dosis letal adalah 13,7 g per kg berat badan.Penyalahgunaan etanol menjadi problem di banyak negara.

Etilen glikolEtilen glikol (HOCH2CH2OH) memiliki berat molekul yang rendah dan titik didih yang tinggi, serta campur dengan air.Sifat ini membuat etilen glikol menjadi suatu antibeku (antifreeze) ideal untuk kendaraan bermotor.

Dietil eterBerupa suatu cairan dengan titik didih rendah dan mudah terbakar.Sebagian besar eter bereaksi lambat dengan oksigen melalui suatu reaksi radikal yang disebut auto-oksidasi membentuk hidroperoksida dan peroksida (ekplosif).Sering digunakan sebagai pelarut ekstraksi.Dipakai sebagai suatu anestetik (pembius) pada pembedahan.

Sintesis Alkohol dari AlkenaHidrasi AlkenaAdisi air pada ikatan rangkap alkena dengan katalis asam.Metode pembuatan alkohol dengan berat molekul rendah (kegunaan utama pada proses industri skala besar).Katalis asam yg paling sering digunakan: asam sulfat & asam fosfat.

Sebagai contoh adalah hidrasi 2-metilpropena2-Metilpropenatert-Butil alkoholReaksi bersifat regioselektif.Adisi air pada alkena mengikuti hukum Markovnikov.Reaksi secara umum sebagai berikut:

Sesuai hukum Markovnikov: reaksi tidak menghasilkan alkohol primer, kecuali kasus khusus pada hidrasi etena.Mekanisme hidrasi alkena secara sederhana merupakan kebalikan dari reaksi dehidrasi alkohol.

Tahap penentu kecepatan adalah tahap 1: pembentukan karbokation.Dihasilkan tert-butil alkohol karena tahap 1 mengarah pada pembentukan kation tert-butil yang lebih stabil dibandingkan kation isobutil yang kurang stabil.

Kerumitan yang terjadi adalah adanya penataan ulang (rearrangement).Karbokation awal yang terbentuk akan mengalami penataan ulang menjadi suatu karbokation yang lebih stabil. Jika 3,3-dimetil-1-butena dihidrasi akan dihasilkan 2,3-dimetil-2-butanol sebagai produk utama.

Adanya penataan ulang karbokation membatasi penggunaan hidrasi alkena sebagai suatu metode laboratoris untuk pembuatan alkohol.2,3-Dimetil-2-butanol(produk utama)3,3-Dimetil-1-butena

Reaksi Oksimerkurasi-DemerkurasiReaksi dua tahap yang sangat berguna untuk mensintesis alkohol dari alkena.Alkena bereaksi dgn Hg(OAc)2 dalam campuran THF dan air menghasilkan senyawa merkuri(hidroksialkil).Senyawa merkuri(hidroksialkil) dapat direduksi oleh natrium borohidrida menjadi alkohol.Persentase hasil reaksi keseluruhan 90% dengan regioselektifitas yang tinggi.

Pada tahap 1, oksimerkurasi: air dan merkuri asetat mengadisi ikatan rangkap.Pada tahap 2, demerkurasi: natrium borohidrida mereduksi gugus asetoksimerkuri dan menggantinya dengan hidrogen.

Kedua langkah tersebut dapat dilakukan dalam bejana yang sama. Kedua reaksi berlangsung sangat cepat pada suhu ruangan atau dibawahnya.Tahap 1: biasanya mencapai kesempurnaan dalam kurun waktu 20 detik 10 menit.Tahap 2: secara normal membutuhkan waktu kurang dari 1 jam.Orientasi adisi H2O di atas mengikuti aturan Markovnikov: atom H dari H2O terikat pada atom karbon ikatan rangkap yang mengikat atom H lebih banyak.

1-Pentena2-Pentanol (93%)1-Metilsiklopentena1-Metilsiklopentanol

Penataan-ulang rangka karbon jarang terjadi pada oksimerkurasi-demerkurasi.Dicontohkan pada reaksi oksimerkurasi-demerkurasi dari 3,3-dimetil-1-butena yang menghasilkan 3,3-dimetil-2-butanol sebagai produk utama.3,3-Dimetil-1-butena3,3-Dimetil-2-butanol (94%)

Reaksi Hidroborasi - OksidasiAdisi elemen air pada suatu ikatan rangkap dapat pula dilakukan di laboratorium dengan menggunakan diboran atau THF : BH3.Adisi air adalah bersifat tidak langsung dan melibatkan dua tahap reaksi.Pertama adalah adisi boran pada ikatan rangkap yang disebut hidroborasi.Kedua adalah oksidasi dan hidrolisis senyawa antara organoboron menghasilkan suatu alkohol dan asam borat.

Atom boron terikat pada atom karbon ikatan rangkap yang kurang tersubstitusi, dan satu atom hidrogen berpindah dari atom boron ke atom karbon lain dari ikatan rangkap.Hidroborasi bersifat regioselektif dan mengikuti aturan anti Markovnikov.PropenaTripropilboran

Alkilboran yang dihasilkan pada tahap hidroborasi biasanya tidak diisolasi.Dalam bejana yang sama, alkilboran dioksidasi dan dihidrolisis menghasilkan alkohol dengan penambahan hidrogen peroksida dalam suatu larutan basa.Propil alkohol

Oksimerkurasi-demerkurasi dari 1-heksena menghasilkan 2-heksanol (Markovnikov).Hidroborasi-oksidasi dari 1-heksena menghasilkan 1-heksanol (anti-Markovnikov).1-Heksena1-Heksena2-Heksanol1-Heksanol (90%)

Reaksi-reaksi AlkoholAtom oksigen dari suatu alkohol mem-polarisasi ikatan CO dan ikatan OH dari alkohol tersebut.Polarisasi ikatan OH menyebabkan atom hidrogen bermuatan positif parsial, dan hal ini menjelaskan mengapa alkohol bersifat asam lemah.Polarisasi ikatan CO menyebabkan atom karbon bermuatan positif parsial.

Jadi meskipun OH bukan basa kuat dan bukan gugus pergi yang baik, namun atom karbon dari alkohol bersifat reaktif terhadap serangan nukleofilik.Pasangan elektron pada atom oksigen membuatnya bersifat basa dan nukleofilik.Protonasi alkohol mengubah suatu gugus pergi yang buruk (OH) menjadi gugus pergi yang baik (H2O).

Protonasi juga membuat atom karbon lebih positif (karena H2O+ lebih bersifat penarik elektron daripada OH), dan oleh karena itu menjadi lebih reaktif terhadap serangan nukleofilik. Reaksi SN2 menjadi mungkin.

Karena alkohol adalah nukleofil, maka alkohol dapat bereaksi dengan alkohol terprotonasi. Ini menjadi langkah penting dalam sintesis eter.

Pada suhu yang cukup tinggi dan tanpa kehadiran suatu nukleofil yang baik, maka alkohol terprotonasi dapat menjalani reaksi eliminasi E1.

Alkohol sebagai asamAlkohol memiliki keasaman yang mirip dengan air.Metanol sedikit lebih asam dibanding air (pKa = 15,7). Namun hampir semua alkohol adalah asam yang lebih lemah dari air.Pada alkohol tanpa halangan ruang, molekul air akan melingkupi dan mensolvasi oksigen negatif dari ion alkoksida yang terbentuk jika suatu alkohol melepaskan sebuah proton.

Pada alkohol dengan halangan ruang besar, solvasi ion negatif (alkoksida) terhambat sehingga ion alkoksida kurang terstabilkan dan menjadi asam yang lebih lemah.

Alkohol bersifat asam yang lebih kuat dibandingkan dengan alkuna, dan sangat lebih kuat dibandingkan dengan hidrogen, amonia dan alkana.Keasaman relatif :H2O > ROH > RC CH > H2 > NH3 > RHBasa konjugat dari alkohol adalah suatu ion alkoksida.Karena sebagian besar alkohol adalah asam yang lebih lemah dibanding air, maka ion alkoksida adalah basa yang lebih kuat dibanding ion hidroksida.Kebasaan relatif :R > NH2 > H > RC C > RO > OHNatrium dan kalium alkoksida sering dipakai sebagai basa dalam sintesis organik.

Konversi Alkohol menjadi Alkil halidaAlkohol bereaksi dengan bermacam pereaksi menghasilkan alkil halida.Pereaksi yang paling sering digunakan adalah hidrogen halida (HCl, HBr, atau HI), fosfor tribromida (PBr3), dan tionil klorida (SOCl2).Semua reaksi di atas merupakan hasil dari pemutusan ikatan CO dari alkohol.

Reaksi alkohol dengan hidrogen halidaJika alkohol bereaksi dengan suatu hidrogen halida, maka terjadi suatu reaksi substitusi menghasilkan suatu alkil halida dan air.Urutan reaktivitas dari hidrogen halida adalah HI > HBr > HCl (HF umumnya tidak reaktif).Urutan reaktivitas alkohol: 3 > 2 > 1 > metil.Reaksi ini dikatalisis oleh asam.Alkohol primer dan sekunder dapat dikonversi menjadi alkil klorida dan alkil bromida melalui reaksi alkil halida dengan natrium halida dan asam sulfat.

Reaksi alkohol dengan PBr3Alkohol primer dan sekunder bereaksi dengan fosfor tribromida menghasilkan alkil bromida.Tidak seperti reaksi dengan HBr, reaksi dengan PBr3 tidak melibatkan pembentukan karbokation.Biasanya berlangsung tanpa penataan-ulang dari kerangka karbon.Sering menjadi pereaksi terpilih untuk mengubah suatu alkohol menjadi alkil bromida yang bersesuaian.Reaksi diawali dengan terbentuknya suatu alkil dibromofosfit terprotonasi.

HOPBr2 dapat bereaksi dengan lebih banyak alkohol sehingga hasil akhir dari reaksi adalah konversi 3 mol alkohol menjadi alkil bromida oleh 1 mol fosfor tribromida.

Reaksi alkohol dengan SOCl2Tionil klorida mengubah alkohol primer dan sekunder menjadi alkil klorida (biasanya tanpa penataan-ulang).Sering ditambahkan suatu amina tersier ke dalam reaksi untuk memacu reaksi melalui reaksinya dengan HCl.Reaksi diawali dengan terbentuknya suatu alkil klorosulfit.Kemudian suatu ion klorida (hasil reaksi R3N dan HCl) melakukan substitusi SN2 terhadap suatu gugus pergi yang baik ClSO2.

Dekomposisi ClSO2 menjadi gas SO2 dan ion Cl mendorong kesempurnaan reaksi.

Sintesis EterDehidrasi alkoholAlkohol mengalami dehidrasi membentuk alkena (lihat Bab Alkena).Alkohol primer dapat juga terdehidrasi membentuk eter.Dehidrasi menghasilkan eter berlangsung pada suhu yang lebih rendah dibanding reaksi dehidrasi membentuk alkena.Dehidrasi menghasilkan eter dibantu dengan distilasi eter segera setelah terbentuk.

Dietil eter dibuat secara komersial melalui reaksi dehidrasi etanol.Dietil eter adalah produk utama pada suhu 140C, sedangkan etana adalah produk utama pada suhu 180C.Reaksi ini kurang berguna pada alkohol sekunder karena alkena mudah terbentuk.Pada alkohol tersier sepenuhnya terbentuk alkena.Tidak berguna pada pembuatan eter non- simetrik dari alkohol primer karena terbentuk campuran produk.

Sintesis WilliamsonSuatu jalur penting pada preparasi eter non-simetrik adalah suatu reaksi substitusi nukleofilik yang disebut reaksi Williamson.Merupakan reaksi SN2 dari suatu natrium alkoksida dengan alkil halida, alkil sulfonat, atau alkil sulfat.Hasil terbaik dicapai jika alkil halida, alkil sulfonat, atau alkil sulfat yang dipakai adalah primer (atau metil).Jika substrat adalah tersier maka eliminasi sepenuhnya merupakan produk reaksi.Pada suhu rendah substitusi lebih unggul dibanding dengan eliminasi.

Tert-butil eter dari alkilasi alkoholAlkohol primer dapat diubah menjadi tert-butil eter dengan melarutkan alkohol tersebut dalam suatu asam kuat seperti asam sulfat dan kemudian ditambahkan isobutilena ke dalam campuran tersebut. (Prosedur ini meminimalkan dimerisasi dan polimerisasi dari isobutilena).

Metode ini sering dipakai untuk proteksi gugus hidroksil dari alkohol primer sewaktu reaksi-reaksi lainnya dilakukan terhadap bagian lain dari molekul tersebut. Gugus proteksi tert-butil dapat dihilangkan secara mudah dengan penambahan larutan asam encer.

Trimetilsilil eter (Sililasi)Suatu gugus hidroksil juga diproteksi dalam larutan netral atau basa dengan mengubahnya menjadi suatu gugus trimetilsilil eter, OSi(CH3)3.

Reaksi ini, yang disebut sililasi, dilakukan dengan membiarkan alkohol tersebut bereaksi dengan klorotrimetilsilana dengan kehadiran suatu amina tersier.Gugus proteksi ini dapat dihilangkan dengan suatu larutan asam.

Pengubahan suatu alkohol menjadi suatu trimetilsilil eter membuat senyawa tersebut lebih volatil (mudah menguap). (Mengapa?)Kenaikan volatilitas (sifat mudah menguap) ini menjadikan alkohol (sebagai bentuk trimetilsilil-nya) lebih memungkinkan untuk menjalani analisis dengan kromatografi gas-cair.

Reaksi-reaksi EterDialkil eter bereaksi dengan sedikit pereaksi diluar asam-asam.Eter tahan terhadap serangan nukleofil dan basa.Ketidakkreaktifan dan kemampuan eter men-solvasi kation (dengan mendonorkan sepasang elektron dari atom oksigen) membuat eter berguna sebagai solven dari banyak reaksi.

Eter mengalami reaksi halogenasi seperti alkana.Oksigen dari ikatan eter memberi sifat basa.Eter dapat bereaksi dengan donor proton membentuk garam oksonium.Pemanasan dialkil eter dengan asam-asam sangat kuat (HI, HBr, H2SO4) menyebabkan eter mengalami reaksi dimana ikatan ikatan karbon oksigen pecah.

Mekanisme reaksi ini dimulai dari pembentukan suatu ion oksonium. Kemudian suatu reaksi SN2 dengan ion bromida yang bertindak sebagai nukleofil akan menghasilkan etanol dan etil bromida.

Pada tahap selanjutnya, etanol yang baru terbentuk bereaksi dengan HBr membentuk satu mol ekivalen etil bromida yang ke dua.

EpoksidaEpoksida adalah eter siklik dengan cincin tiga anggota. Dalam tatanama IUPAC, epoksida disebut oksirana. Epoksida paling sederhana memiliki nama umum etilena oksida.

Metode yang paling umum digunakan untuk mensintesa epoksida adalah reaksi dari suatu alkena dengan suatu asam peroksi organik, yaitu suatu proses yang disebut epoksidasi.

Dalam reaksi ini, asam peroksi memberikan suatu atom oksigen kepada alkena. Mekanismenya adalah seperti berikut ini.

Adisi oksigen pada ikatan rangkap dalam suatu reaksi epoksidasi adalah adisi syn. Untuk membentuk suatu cincin dengan tiga anggota, atom oksigen harus mengadisi kedua atom karbon dari ikatan rangkap pada sisi yang sama.

Asam peroksi yang paling umum digunakan adalah asam peroksiasetat dan asam peroksibenzoat. Sebagai contoh, sikloheksana bereaksi dengan asam peroksibenzoat menghasilkan 1,2-epoksi-sikloheksana dalam jumlah yang kuantitatif.

Reaksi antara alkena dengan asam-asam peroksi berlangsung dengan suatu cara yang stereospesifik. Sebagai contoh, cis-2-butena hanya menghasilkan cis-2,3-dimetiloksirana, sedangkan trans-2-butena hanya menghasilkan trans-2,3-dimetiloksirana.

Reaksi-reaksi EpoksidaCincin tiga anggota dengan tegangan (strain) yang sangat tinggi dalam molekul epoksida menyebabkan epoksida lebih reaktif terhadap substitusi nukleofilik dibandingkan dengan eter yang lain.Katalisis asam membantu pembukaan cincin epoksida dengan menyediakan suatu gugus pergi yang lebih baik (suatu alkohol) pada atom karbon yang mengalami serangan nukleofilik.

Katalisis ini sangat penting terutama jika nukleofilnya adalah suatu nukleofil lemah seperti air atau suatu alkohol:

Pembukaan cincin dengan katalis asam

Pembukaan cincin dengan katalis basaJika epoksidanya tidak simetris, serangan pembukaan cincin dengan katalis basa oleh ion alkoksida berlangsung terutama pada atom karbon yang kurang tersubstitusi. Sebagai contoh, metiloksirana bereaksi dengan suatu ion alkoksida terutama pada atom karbon primernya:

Ini adalah apa yang seharusnya diharapkan: Reaksi secara keseluruhan adalan reaksi SN2, dan seperti telah dipelajari sebelumnya, substrat primer bereaksi lebih cepat melalui reaksi SN2 karena halangan ruangnya kecil.

Pada pembukaan cincin dengan katalis asam dari epoksida tidak simetris, serangan nukleofil terutama terjadi pada atom karbon yang lebih tersubstitusi. Sebagai contoh:Alasan: Ikatan pada epoksida terprotonasi adalah tidak simetris dengan atom karbon yang lebih tersubstitusi mengemban suatu muatan yang positif sekali. Oleh karena itu, nukleofil menyerang atom karbon tersebut meskipun lebih tersubstitusi.

Atom karbon yang lebih tersubstitusi mengemban suatu muatan positif lebih besar karena menyerupai suatu karbokation tersier yang lebih stabil.

Eter Mahkota (Crown Ether)Senyawa-senyawa yang disebut eter mahkota (crown ether) adalah juga katalis transfer fasa (phase-transfer catalyst) dan dapat mengangkut senyawa-senyawa ionik ke dalam fasa organik. Eter mahkota adalah polimer siklik dari etilena glikol seperti 18-crown-6 berikut ini:

Eter mahkota diberi nama sebagai x-crown-y dimana x adalah jumlah total atom-atom dalam cincin dan y adalah jumlah atom-atom oksigen. Hubungan antara eter mahkota dan ion yang diangkutnya disebut hubungan tuan rumah tamu (host guest). Eter mahkota bertindak sebagai tuan rumah, dan kation terkoordinasi sebagai tamu.Jika eter mahkota berkoordinasi dengan suatu kation logam, dengan cara demikian mereka mengubah ion logam menjadi suatu bentuk dengan bagian luar yang bersifat hidrokarbon.

Sebagai contoh, eter mahkota 18-crown-6 berkoordinasi dengan ion kalium secara sangat efisien karena ukuran rongganya tepat/cocok dan karena keenam atom oksigen terletak dalam posisi yang tepat untuk memberikan pasangan elektron bebasnya kepada ion pusatnya.Eter mahkota menjadikan banyak senyawa garam larut dalam pelarut non-polar. Sebagai contoh, senyawa garam seperti KF, KCN, dan CH3CO2K dapat dipindahkan ke dalam pelarut-pelarut aprotik dengan menggunakan sejumlah kecil katalis 18-crown-6. Dalam fasa organik, anion dari garam-garam tersebut yang relatif tidak tersolvasi dapat melakukan suatu reaksi substitusi nukleofilik terhadap suatu substrat organik.

Eter mahkota juga dapat digunakan sebagai katalis transfer fasa pada bermacam-macam jenis reaksi lainnya. Reaksi berikut adalah satu contoh dari penggunaan suatu eter mahkota pada suatu reaksi oksidasi.

Disikloheksano-18-crown-6 memiliki struktur sebagai berikut:

TRANSPORT ANTIBIOTIKA DAN ETER MAHKOTAAda beberapa antibiotika yang disebut ionofor (ionophore) secara khusus nonactin dan valinomycin, yang berkoordinasi dengan kation logam dengan cara yang sama seperti eter mahkota. Biasanya sel harus mempertahankan suatu gradien antara konsentrasi ion natrium dan kalium di dalam dan di luar dinding sel. Ion kalium dipompa masuk, sedangkan ion natrium dipompa ke luar. Bagian dalam (interior) membran sel bersifat seperti hidrokarbon, karena terutama terdiri bagian hidrokarbon dari lipid.

Transport ion natrium dan kalium terhidrasi melewati membran sel berjalan lambat, dan memerlukan pengeluaran energi dari sel. Nonactin mengganggu gradien konsentrasi dari ion-ion tersebut dengan cara berkoordinasi lebih kuat dengan ion kalium daripada dengan ion natrium.Karena ion kalium terikat di bagian interior dari nonactin, maka kompleks tuan rumah tamu menjadi bersifat seperti hidrokarbon pada bagian permukaannya dan dapat melewati dengan mudah bagian interior dari membran. Dengan cara demikian, membran sel menjadi permeabel terhadap ion kalium, dan gradien konsentrasi esensialnya dirusak.

Struktur FenolFenol adalah senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil yang terikat langsung pada cincin benzena.Jadi fenol adalah nama spesifik untuk hidroksibenzena dan merupakan nama umum untuk kelompok senyawa yang diturunkan hidroksi benzena.

Fenol4-Metilfenol

Senyawa-senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil yang terikat pada cincin benzenoid polisiklik adalah mirip dengan fenol secara kimiawi, tetapi dinamakan naftol dan fenantrol.1-Naftol(-naftol)2-Naftol9-Fenantrol

Tatanama FenolPada banyak senyawa, fenol merupakan nama dasar.4-Klorofenol(p-klorofenol)2-Nitrofenol(o-nitrofenol)3-Bromofenol(m-bromofenol)

Senyawa metilfenol umumnya disebut kresol:2-Metilfenol(o-kresol)3-Metilfenol(m-kresol)4-Metilfenol(p-kresol)Senyawa benzenadiol memiliki nama umum:1,2-Benzenadiol(katekol)1,3-Benzenadiol(resorsinol)1,4-Benzenadiol(hidrokuinon)

Fenol yang terdapat di alamFenol dan senyawa sejenisnya tersebar meluas di alam.Tirosina adalah asam amino yang terdapat dalam protein.Metil salisilat didapatkan dalam wintergreen oil (tumbuhan).Eugenol didapatkan dalam minyak cengkeh.Timol didapatkan dalam thyme (tumbuhan).Urushiol adalah blistering agent (vesicant) yang didapatkan dalam ivy (tumbuhan) beracun.

TirosinaMetil salisilatEugenolTimolUrushiol

Estradiol adalah hormon seks pada wanita.Tetrasiklin adalah antibiotika penting.

EstradiolTetrasiklin(Y=Cl, Z=H; Aureomisin)(Y=H, Z=OH; Teramisin)

Sifat Fisik FenolAdanya gugus hidroksil dalam fenol berarti fenol adalah seperti alkohol yang dapat membentuk ikatan hidrogen intermolekular yang kuat.Ikatan hidrogen ini menyebabkan fenol berasosiasi sehingga memiliki titik didih yang lebih tinggi dibanding hidrokarbon dengan berat molekul yang sama.Fenol (bp, 182C) memiliki titik didih 70C lebih tinggi dibanding toluena (bp, 106C), meskipun berat molekulnya hampir sama.

Kemampuan membentuk ikatan hidrogen yang kuat dengan air memberi fenol kelarutan yang sedang dalam air.

Sintesis FenolSintesis LaboratorisSintesis fenol secara laboratoris yang paling penting adalah hidrolisis garam arenadiazonium.Metode ini sangat serbaguna.Kondisi untuk tahap diazotasi dan hidrolisis bersifat mild.Gugus lain yang ada dalam molekul tidak berubah.

3-Bromofenol (66%)3-Nitrofenol (80%)2-Bromo-4-metilfenol (80-92%)

Sintesis IndustrialFenol merupakan bahan kimia industri yang sangat penting, sebagai material awal untuk sejumlah besar produk komersial mulai dari aspirin sampai plastik.Hidrolisis Klorobenzena (Proses Dow)

Fusi Alkali dari Natrium BenzenasulfonatDari Kumena HidroperoksidaKumena

Kumena hidroperoksidaFenolAseton

Reaksi Fenol sebagai AsamMeskipun fenol secara struktural mirip dengan alkohol tapi fenol merupakan asam yang lebih kuat.Harga pKa kebanyakan alkohol adalah 18, sedangkan pKa fenol lebih kecil dari 11.Bandingkan sikloheksanol dan fenol.SikloheksanolpKa = 18FenolpKa = 9,89

Meskipun fenol bersifat asam lemah bila dibanding dengan asam karboksilat misal asam asetat (pKa = 4,74), namun fenol lebih asam daripada sikloheksanol.Cincin benzena bertindak sebagai gugus penarik elektron sehingga atom O dari gugus OH bermuatan positif dan proton mudah dilepaskan.Struktur resonansi fenol

Tetapan keasaman beberapa fenol

Membedakan dan memisahkan fenol dari alkohol dan asam karboksilatFenol larut dalam larutan NaOH, sedangkan alkohol dengan enam atom karbon atau lebih tidak larut.Sebagian besar fenol tidak larut dalam larutan Na2HCO3, tapi asam karboksilat larut.Asam lebih kuatpKa = 10(sedikit larut)Basa lebih kuatBasa lebih lemah(larut)Asam lebih lemahpKa = 16

Reaksi Gugus OH dari FenolFenol bereaksi dengan anhidrida karboksilat dan klorida asam membentuk ester.Reaksi ini serupa dengan reaksi dari alkohol.

Fenol dalam Sintesis WilliamsonFenol dapat diubah menjadi eter melalui sintesis Williamson.Karena fenol lebih asam dibanding alkohol, maka fenol diubah menjadi natrium fenoksida dengan memakai NaOH (logam Na dipakai untuk mengubah alkohol menjadi ion alkoksida).Reaksi Umum

Contoh spesifikAnisol (Metoksibenzena)

Pemutusan Alkil Aril EterJika dialkil eter dipanaskan dengan HBr atau HI berlebih, maka terjadi pemutusan eter dan dihasilkan alkil halida dari kedua gugus alkil.Jika alkil aril eter bereaksi dengan asam kuat seperti HI dan HBr akan menghasilkan suatu alkil halida dan fenol.

Fenol tidak akan bereaksi lebih lanjut untuk menghasilkan aril halida karena ikatan karbon oksigen sangat kuat dan karena kation fenil tidak mudah terbentuk.Reaksi UmumContoh spesifik

Reaksi Cincin Benzena dari FenolBrominasi

NitrasiHasil relatif rendah karena oksidasi cincin.Dihasilkan campuran o- dan p-nitrofenol.Isomer orto dan para dipisahkan dengan distilasi uap air. o-Nitrofenol lebih mudah menguap karena ikatan hidrogennya adalah intramolekular.p-Nitrofenol lebih sukar menguap karena memiliki ikatan hidrogen intermolekular yang menyebabkan asosiasi antar molekulnya.o-Nitrofenol terdistilasi bersama uap air, sedangkan p-nitrofenol tertinggal dalam labu distilasi.

Sulfonasi

Reaksi KolbeNatrium fenoksida mengabsorpsi CO2 dan dipanaskan pada 125C di bawah tekanan beberapa atmosfer CO2.

Penataan-ulang ClaisenPemanasan alil fenil eter sampai 200C menyebabkan suatu reaksi intermolekuler yang dinamakan penataan-ulang Claisen. Produk yang dihasilkan adalah o-alilfenol.

Kuinon (Quinon)Oksidasi hidrokuinon (1,4-benzenadiol) menghasilkan suatu senyawa yang dikenal sebagai p-benzokuinon.Vitamin K1, yang berperan pada pembekuan darah, mengandung struktur 1,4-naftokuinon.